Ja pietiekami ilgi strādājat ar elektriskajām sistēmām, jūs sākat attīstīt veselīgu cieņu pret zibeni. Ne tā romantiskā cieņa, ko cilvēki izjūt, vērojot, kā vētra ripojas pāri kalniem. Praktisks veids, kas liek jums vēlreiz-pārbaudīt zemējuma savienojumus pirms darba veikšanas un pajautāt vietnes inženierim, vai sadales līnija iet virs galvas vai pazemē.
Zibensuztvērēji ir viena no tām ierīcēm, par kurām lielākā daļa cilvēku ārpus elektroinstalācijas nekad nav domājuši, lai gan tie klusi aizsargā gandrīz katru ēku, apakšstaciju un sakaru torni pasaulē. Šajā rakstā ir aprakstīts, kas tie ir, kā tie darbojas, kādi veidi pastāv un kāpēc ierobežotāja izvēle ir svarīgāka, nekā daudzi pircēji saprot.
Zibensuztvērēji
Ko patiesībā dara zibens uztvērējs
Zibensuztvērējs savā būtībā ir sprieguma{0}}ierobežošanas ierīce. Tas ir savienots starp elektrības vadītāju un zemi, normālos darbības apstākļos nedarot neko. Brīdī, kad pienāk pārspriegums, vai nu no tieša zibens spēriena elektropārvades līnijā vai no sprieguma smailes, kas rodas, kad liels transformators izslēdzas, aktivizējas ierobežotājs, izveido īslaicīgu zemas -pretestības ceļu uz zemi un novirza pārsprieguma enerģiju prom no visa, kas atrodas lejup pa straumi. Kad pārspriegums ir pagājis un līnijas spriegums atkal nokrītas normālā stāvoklī, ierobežotājs atgriežas neaktīvā stāvoklī.
Šī pēdējā daļa ir ievērības cienīga. Atšķirībā no drošinātāja, kas sevi upurē, lai aizsargātu ķēdi, pareizi novērtēts ierobežotājs ir paredzēts, lai apstrādātu atkārtotus pārsprieguma notikumus bez izdegšanas. Tas tiek atiestatīts automātiski, un vairumā gadījumu aprīkojums, ko tas aizsargā, pat nereģistrē, ka kaut kas noticis.
Salīdzinājums, kas man šķiet visnoderīgākais, ir noteka izlietnē. Ūdens ieplūst normālā ātrumā, un noteka turas līdzi bez piepūles. Bet, kad kāds uzreiz izgāž pilnu spaini, kanalizācija tiek galā ar pēkšņu pārspriegumu un izlietne nepārplūst. Aizturētājs ir kanalizācija. Transformators, sadales iekārta, jutīgā elektronika ēkas iekšpusē ir izlietne.
Kur nosaukums kļūst mulsinošs
Viena no pirmajām lietām, ar ko cilvēki saskaras, kad viņi sāk pētīt šo tēmu, ir terminoloģijas kaudze, kas pārklājas. Zibens novadītājs, pārsprieguma novadītājs, pārsprieguma aizsargs, pārsprieguma novirzītājs, zibens izolators. Šie termini dažkārt tiek lietoti savstarpēji aizstājami, un dažreiz tie nozīmē patiesi dažādas lietas atkarībā no tā, kurš runā un kādā kontekstā.
Šeit ir praktisks veids, kā domāt par atšķirībām:
Zibensnovedējs (tehniski saukts par gaisa termināli) ir ārēja ierīce, kas uzstādīta konstrukcijas augšpusē. Tās uzdevums ir pārtvert tiešu triecienu un nodrošināt strāvai kontrolētu ceļu uz zemi caur lejupējo vadītāju. Tas pasargā ēkas konstrukciju no aizdegšanās vai fiziskiem bojājumiem. Tas neko nedara iekšā esošajai elektroiekārtai.
Zibensnovedējs tradicionālajā izpratnē attiecas uz ierīcēm, kas uzstādītas uz pārvades torņiem un āra sadales līnijām. Tie pārtver pārsprieguma enerģiju, kas pārvietojas pa līniju, un novirza to, pirms tā sasniedz apakšstaciju vai ēku. Daudzos konstrukcijās ierobežotājs nenodrošina tiešu kontaktu ar līnijas vadītāju. Tas atrodas paralēli un aktivizējas tikai tad, kad spriegums pārsniedz iestatīto slieksni.
Pārsprieguma ierobežotājs vai pārsprieguma aizsargs ir uzstādīts ēkas iekšpusē, parasti pie galvenā elektriskā paneļa. Tas apstrādā pārsprieguma pārejas, kas jau ir izkļuvušas cauri āra aizsardzības slāņiem.
Pilnīgai aizsardzībai ir nepieciešami visi trīs. Zibensnovedējs bez novadītāja ienākošajā līnijā joprojām atstāj elektrisko sistēmu pakļautu pārspriegumam, kas tiek pārnests pa vadītājiem. Līnijas ierobežotājs bez paneļa{2}}līmeņa pārsprieguma aizsarga atstāj pēdējo jūdzi neaizsargātu. Pilnībā izlaižot zibensnovedēju, tiešs trieciens ēkai var pārvarēt visu pārējo. Katrs slānis apstrādā dažādus draudus, un tie ir paredzēti darbam kopā.
Kā ierīce darbojas iekšpusē
Lielākā daļa mūsdienu zibens novadītāju ir veidoti ap metāla oksīda varistoriem, ko parasti sauc par MOV. Aktīvais materiāls ir cinka oksīds, kas saspiests diskos un sakrauts ierobežotāja korpusā. Cinka oksīdam ir noderīga īpašība: tā elektriskā pretestība krasi mainās atkarībā no sprieguma, kas tam tiek pievadīts.
Pie parastā līnijas sprieguma cinka oksīdam ir ārkārtīgi augsta pretestība. Caur to gandrīz neplūst strāva, un ierobežotājs ķēdei ir faktiski neredzams. Kad pārspriegums nospiež spriegumu virs ierobežotāja aizsardzības līmeņa, cinka oksīda pretestība mikrosekundēs samazinās par vairākām kārtām. Strāvas plūdi caur aizturētāju un zemē, apejot aizsargājamo aprīkojumu. Kad pārspriegums beidzas un spriegums atgriežas normālā stāvoklī, pretestība atkal paceļas uz augšu, un ierobežotājs atkal klusē.
Agrākos projektos tika izmantotas dzirksteļu spraugas un silīcija karbīda diski, nevis cinka oksīds, un jūs joprojām tos atradīsit vecākās instalācijās. Piemēram, stieņu spraugas ierobežotājs ir tikai divi metāla stieņi, kas novietoti cieši kopā ar nelielu gaisa spraugu starp tiem. Kad spriegums kļūst pietiekami augsts, gaiss jonizējas un dzirkstele pārlec spraugā, nodrošinot izlādes ceļu. Vienkāršs un izturīgs, bet neprecīzs, un loks nenodziest tīri, kas var izraisīt sistēmas problēmas. Vārstu -tipa ierobežotājiem tika pievienoti silīcija karbīda bloki, lai palīdzētu ierobežot sekošanas strāvu pēc pārsprieguma, uzlabojot stieņa spraugas dizainu, vienlaikus nesasniedzot MOV tehnoloģijas piedāvātās iespējas.
Tālāk esošajā tabulā ir sniegts ātrs galveno ierobežotāju veidu salīdzinājums, ar kuriem jūs varētu saskarties:
| Tips | Darbības princips | Sprieguma diapazons | Tipisks lietojums |
|---|---|---|---|
| Stieņa sprauga | Gaisa jonizācija caur fiksētu spraugu | Zema līdz vidēja | Pamata transmisijas aizsardzība, vecākas sistēmas |
| Raga sprauga | Loka nodziest, spraugai palielinoties | Vidēja | Lauku sadale, mantotās apakšstacijas |
| Vārsta tips (SiC) | Silīcija karbīda ierobežojumi seko strāvai pēc spraugas aizdegšanās | Vidēja līdz augsta | Mantotā režģa aizsardzība |
| Metāla oksīds (MOV) | ZnO varistors, bez aizdedzes spraugas, paš-atiestatīšana | Zema līdz īpaši augsta{0}} | Modernas apakšstacijas, sadales līnijas, paneļu dēļi |
| Polimēru zibens uztvērējs | MOV serde ar silikona gumijas korpusu | Augstsprieguma sadale | Āra līnijas, piekrastes un rūpnieciskā vide |
| Stacijas klase | Augstas{0}}kapacitātes MOV, maksimālā enerģijas absorbcija | Ļoti augsts līdz ultra{0}}augsts | Lielas apakšstacijas, ģeneratoru aizsardzība |
Kāpēc mājokļa materiāls nav mazsvarīgs
Lielāko daļu divdesmitā gadsimta zibensnovedēju korpusi tika izgatavoti no porcelāna vai rūdīta stikla. Abi materiāli pienācīgi veic darbu tīrā, stabilā vidē. Bet adekvāts nav tas pats, kas ideāls, un gadu desmitu laikā gūtā lauka pieredze skaidri parādīja ierobežojumus.
Porcelāns ir smags. Pārraides tornī, kas iet pa sarežģītu reljefu, porcelāna aizturētāju svars palielinās. Vēl svarīgāk ir tas, ka porcelāns vardarbīgi saplīst, kad ierīce sabojājas ārkārtējos pārsprieguma apstākļos. Porcelāna korpuss, kas uzsprāgst uz apakšstacijas struktūras ar strāvu, rada nopietnu apdraudējumu ikvienam tuvumā strādājošam un var izraisīt sekundārus bojājumus apkārtējā iekārtā.
Stiklam ir līdzīgas problēmas. Abi materiāli laika gaitā uzkrāj arī piesārņojumu, īpaši piekrastes reģionos, kur uz virsmas nogulsnējas sāls izsmidzināšana, vai rūpniecisko objektu tuvumā, kur bieži sastopami ķīmiskie piesārņotāji. Netīra porcelāna vai stikla virsma var attīstīt pietiekami daudz vadītspējas, lai slapjā laikā izraisītu uzplaiksnījumu, kas ir pretrunā ar ierobežotāja mērķi.
Pāreja uz polimēru korpusiem, īpaši silikona gumijas kompozītmateriāliem, lielāko daļu šo problēmu risināja praktiski. APolimēru zibens uztvērējsparasti sver par 80 līdz 90 procentiem mazāk nekā tāda paša sprieguma porcelāna vienība. Silikona gumijas virsma ir dabiski hidrofoba, kas nozīmē, ka ūdens nokrīt, nevis izplatās plānā vadošā plēvē. Šī hidrofobiskā īpašība atjaunojas pat pēc virsmas piesārņošanas un tīrīšanas, kas ir īpašība, kuras keramikas materiāliem vienkārši nav.
Ja polimēra ierobežotājs sabojājas, tas tiek bojāts kontrolētā veidā. Korpuss plaisas vai atveras, nevis eksplodē. Tam ir liela nozīme attiecībā uz personāla drošību un kaskādes bojājumu novēršanu tuvumā esošajam aprīkojumam.
Tas nenozīmē, ka porcelāna aizturi ir novecojuši. Tie joprojām uzticami kalpo daudzās esošajās instalācijās, un ir lietojumi, kuros to termiskās īpašības piedāvā priekšrocības. Taču attiecībā uz jaunu būvniecību, jo īpaši uz āra sadales līnijām sarežģītās vidēs, polimēru korpusu inženiertehniskajam gadījumam ir grūti iebilst.
VICTORY Polimēru zibens uztvērējs
Uzstādīšana un zemējums
Aizturētājs, kas nav pareizi iezemēts, patiesībā neko neaizsargā. Ierīce var novirzīt pārsprieguma strāvu zemējuma spailē, kā vien vēlas, taču, ja zemējuma elektrodam ir liela pretestība vai vads, kas savieno novadītāju ar zemi, ir pārāk garš, pārsprieguma enerģija neizkliedēsies pietiekami ātri un visā aizsargātajā iekārtā joprojām parādīsies bojāts spriegums.
Zemējuma vadītājam jābūt pēc iespējas īsākam un tiešākam. Katrs papildu vadītāja metrs palielina induktivitāti, kas pārsprieguma apstākļos nozīmē papildu spriegumu. Pašam zemējuma elektrodam, neatkarīgi no tā, vai tas ir dzenošs stienis, ierakta plāksne vai betona -ielikts elektrods ēkas pamatos, ir jāsasniedz pietiekami zema pretestība, lai tas atbilstu sistēmas aizsardzības prasībām. Lielākajā daļā sadales lietojumu tas nozīmē, ka zemējuma pretestība ir 10 omi vai mazāka, un jutīgās elektroniskajās instalācijās mērķis bieži vien ir zem 1 om.
Apakšstacijās novadītājus uzstāda pie katra transformatora termināļa un pie katras ienākošās un izejošās līnijas. Šī pozicionēšana nodrošina, ka pārspriegumi, kas pārvietojas pa jebkuru līniju, tiek pārtverti, pirms tie sasniedz transformatora tinumus, kas ir vieni no dārgākajiem un vismazāk nomaināmajiem apakšstacijas komponentiem. Dzīvojamās un vieglās komerciālās ēkās standarta pieeja ir veselas -ēkas aizturētājs pie dienesta ieejas paneļa, ko dažkārt papildina-pielietošanas-ierīces jutīgās iekārtās, piemēram, serveros vai medicīnas instrumentos.
Labā aizturēja izvēle
Bieža kļūda ir ierobežotāja izvēle no plaukta, pamatojoties tikai uz spriegumu. Lietojumprogrammai ir jāatbilst vairākiem parametriem.
Nepārtrauktajam darba spriegumam (COV) ir jābūt vismaz vienādam ar maksimālo nepārtraukto spriegumu, ko redzēs ierobežotājs normālas sistēmas darbības laikā, ieskaitot jebkuru sprieguma pieaugumu, kas rodas kļūmes apstākļos. Nepietiekama COV izmēra samazināšana izraisa termisku izplūdi, kur ierobežotājs uzsilst zem normāla sprieguma un galu galā neizdodas.
Enerģijas reitings nosaka, cik lielu pārsprieguma enerģiju ierobežotājs var absorbēt, nesabojājot. Ierīcei, kas saskaras ar biežiem vai lieliem enerģijas streikiem, piemēram, ierobežotājam uz atklātas kalna virsotnes pārvades līnijas, ir nepieciešama augstāka enerģijas klase nekā ierīcei, kas aizsargā iekštelpu paneli zemas -ekspozīcijas vidē.
Aizsardzības līmenis, kas izteikts kā atlikušais spriegums pie nominālās izlādes strāvas, nosaka, cik lielu spriegumu aizsargātā iekārta faktiski redzēs pārsprieguma laikā. Zemāks atlikušais spriegums nozīmē labāku jutīgo iekārtu aizsardzību, taču parasti tas nozīmē arī augstāku cenu. Aizsardzības līmenis ir jāsaskaņo ar impulsu izturības novērtējumu neatkarīgi no tā, kas atrodas lejup pa straumi.
Polymer Lightning Arrester produktu līnija atbilst daudzām no šīm atlases prasībām plašā sprieguma diapazonā, un āra sadales lietojumiem MOV tehnoloģijas un silikona gumijas korpusa kombinācija aptver lielāko daļu no tā, ko meklē mūsdienu tīkla operatori attiecībā uz veiktspēju, svaru un ilgtermiņa uzticamību sarežģītās vidēs.
Piezīme par standartiem
Komunālajiem un rūpnieciskajiem lietojumiem paredzētie novadītāji tiek pārbaudīti atbilstoši IEC 60099 vai IEEE C62 atkarībā no tirgus. Šie standarti aptver visu, sākot no darbības pārbaudēm, kas imitē atkārtotus zibens spērienus, līdz piesārņojuma testiem, kas ilgstoši pakļauj korpusu sāls miglai un rūpnieciskiem piesārņotājiem. Vairumā profesionālo lietojumu nav obligāti jāiegādājas novadītāji, kuriem ir sertifikāts atbilstoši šiem standartiem. Tas ir vienīgais veids, kā iegūt pārliecību, ka ierīce patiešām darbosies tā, kā tiek apgalvots, kad pienāks īsts pieaugums.
Nesertificētu novadītāju pirkšana, lai ietaupītu naudu apakšstacijas aizsardzības shēmā, ir nepatiesa ekonomija. Bojāta transformatora vai sadales iekārtas izmaksas daudzkārt samazinās aizturētāju izmaksas.
Noslēguma doma
Zibensaizsardzība ir viena no tām jomām, kur inženierija ir labi izprotama un instrumenti, lai pareizi veiktu darbu, ir un ir plaši pieejami. Lielākā daļa zibensaizsardzības kļūmju rodas nevis tāpēc, ka tehnoloģija ir neatbilstoša, bet gan tāpēc, ka projektēšanas vai uzstādīšanas laikā ir izgriezti stūri, nepareizi produkti ir noteikti videi vai zemējuma sistēma tiek atstāta novārtā, jo tā ir neredzama un neglaimojoša.
Zibensnovedējs, kas uzstādīts pareizi, pareizajā vietā, ar atbilstošiem rādītājiem un savienots ar cietu zemi, aizsargās elektrisko infrastruktūru gadu desmitiem ilgi, praktiski bez apkopes. Tā ir saprātīga atdeve no pieticīgiem ieguldījumiem, iespējams, tāpēc ierīce ir bijusi elektroenerģijas sistēmas dizaina standarta sastāvdaļa kopš elektroenerģijas sadales sākuma.